利用加权基因共表达网络分析筛选天农麻鸡胴体性状候选基因     

赵迪  康慧敏  谭晓冬  刘冉冉  张正芬  李华  赵桂苹 《畜牧兽医学报》2022,53(7):2130-2140

旨在通过转录组测序(RNA-Seq)与加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选慢速型黄羽肉鸡天农麻鸡胴体性状相关候选基因。本研究以104只天农麻鸡为素材,在126日龄时进行屠宰,测定胸肌重等7个胴体性状,采集胸肌组织进行RNA-Seq。基于RNA-Seq数据获得基因表达矩阵后,结合表型进行WGCNA分析,确定目标模块,筛选目标模块的枢纽基因,并分别进行KEGG通路富集、蛋白质互作网络(protein-protein interaction network,PPI)构建和相关性分析。104份胸肌组织RNA-Seq质控后获得15 092个基因的表达量。与胴体表型进行WGCNA,共得到19个模块,其中4个模块与胴体性状极显著相关。功能富集结果表明,目标模块内基因主要富集在ECM-受体相互作用、黏着力等通路。以|Module membership|> 0.8、|Gene significance|> 0.2为标准筛选到58个枢纽基因,并通过PPI网络构建鉴定到5个网络节点基因,整合相关性分析确定COL1A2和SPARC为最重要候选基因。本研究通过大样本量转录组分析,发现ECM-受体相互作用等通路在天农麻鸡胴体性状调控中发挥主要作用,筛选到COL1A2和SPARC是影响全净膛率性状的重要候选基因,研究结果为鉴定选育分子标记,解析胴体性状分子机制奠定理论基础,为慢速型黄羽肉鸡育种提供重要参考。  相似文献   

基于共表达网络分析发掘调控玉米株高发育的关键ZmGRF基因     

司伟娜  王恒生  董金磊  李玲玲  陈金武  程备久  顾龙江 《玉米科学》2020,28(5):39-46

生长调控因子(growth-regulating factors,GRF)基因家族是一类植物特有的转录因子。在模式植物水稻、拟南芥中,部分GRF基因被证实是影响株高发育的核心调控因子。利用加权基因共表达网络分析方法(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA),初步构建以玉米ZmGRF基因与调控株高发育的功能基因为核心的共表达网络。结果表明,有9个ZmGRF基因与已报道的调控株高发育基因具有显著的共表达关系,并呈现出网络化的共表达模式,推测这9个ZmGRF基因是调控玉米株高发育的潜在候选基因。进一步通过微共线性分析发现,9个ZmGRF候选基因中有8个基因可以形成基因对,并且所有基因对的Ka/Ks值均显著小于1,暗示调控株高发育候选ZmGRF基因功能的保守性。  相似文献   

利用WGCNA鉴定谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉胁迫的共表达基因     

常国蓉  李任建  张琦  张育铭  韩渊怀  张宝俊 《中国农业科学》2020,53(16):3280-3293

【目的】脱落酸（ABA）作为一类逆境激素,在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫中发挥着重要作用。脱落酸受体蛋白PYR/PYL/PCAR及SNF1相关的蛋白激酶（SnRK2）是介导脱落酸信号转导的重要调控因子。本研究通过预测脱落酸及其信号转导途径中关键基因在谷子白发病致病菌禾生指梗霉（Sclerospora graminicola）中的调控作用,为谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉侵染的互作研究提供参考。【方法】通过对禾生指梗霉侵染的晋谷21号谷子进行转录组测序和脱落酸含量测定,基于谷子全基因组对脱落酸信号转导通路上的PYL和SnRK2家族基因进行鉴定、分析,利用测定的转录组构建加权基因共表达网络（WGCNA）,并与禾生指梗霉侵染引起的寄主内源脱落酸含量进行关联,预测脱落酸及其下游信号转导基因PYL和SnRK2在谷子与禾生指梗霉互作调控中的关键核心基因;利用qRT-PCR技术对候选基因进行验证。【结果】谷子中存在禾本科中较为保守的PYL和SnRK2家族基因各11个,且在PYL和SnRK2家族基因的启动子上均预测到脱落酸响应元件。在禾生指梗霉侵染后,寄主内源脱落酸在第一、第二时期大量积累,含量显著高于对照组,分别为22.50和18.08 ng·mL^-1,而在第三、第四和第五时期脱落酸含量下降,低于对照组。在基因共表达网络分析中,利用18 535个基因共构建了34个基因共表达模块。通过对脱落酸含量和PYL、SnRK2家族基因的关联分析,预测到MEpaleturquoise和MEbrown模块为核心候选模块。利用GO功能富集和模块关键基因的挖掘共预测到1个PYL家族基因Seita.1G030500和2个SnRK2家族基因Seita.2G394500、Seita.3G03200,以及3个核心基因Seita.4G105600、Seita.6G218100和Seita.9G138400,共6个基因可能在脱落酸及其信号转导调控过程中参与谷子与禾生指梗霉的互作。对预测到的3个核心基因在水稻和拟南芥数据中进行比对,鉴定到Seita.4G105600为转导蛋白/WD40重复超家族蛋白、Seita.6G218100为WRKY57转录因子、Seita.9G138400为TIFY转录因子。qRT-PCR分析表明Seita.2G394500、Seita.4G105600和Seita.6G218100基因在谷子白发病早期表达均上调。【结论】谷子在受到禾生指梗霉侵染后脱落酸会在体内大量积累,预测到1个PYL家族基因、2个SnRK2家族基因、2个转录因子基因和1个WD40家族蛋白基因参与谷子内源脱落酸响应禾生指梗霉侵染过程。qRT-PCR结果表明1个SnRK2家族基因、1个WD40家族蛋白基因和1个WRKY57转录因子基因共3个基因可能在谷子脱落酸响应禾生指梗霉侵染过程中发挥重要作用。  相似文献   

Discovery of leaf region and time point related modules and genes in maize (Zea mays L.) leaves by Weighted Gene Co-expression Network analysis (WGCNA) of gene expression profiles of carbon metabolism     

Jing-lu WANG  Ying ZHANG  Xiao-di PAN  Jian-jun DU  Li-ming MA  Xin-yu GUO 《农业科学学报》2019,18(2):350-360

Maize (Zea mays L.) yield depends not only on the conversion and accumulation of carbohydrates in kernels, but also on the supply of carbohydrates by leaves. However, the carbon metabolism process in leaves can vary across different leaf regions and during the day and night. Hence, we used Weighted Gene Co-expression Network analysis (WGCNA) with the gene expression profiles of carbon metabolism to identify the modules and genes that may associate with particular regions in a leaf and time of day. There were a total of 45 samples of maize leaves that were taken from three different regions of a growing maize leaf at five time points. Robust Multi-array Average analysis was used to pre-process the raw data of GSE85963 (accession number), and quality control of data was based on Pearson correlation coefficients. We obtained eight co-expression network modules. The modules with the highest significance of association with LeafRegion and TimePoint were selected. Functional enrichment and gene-gene interaction analyses were conducted to acquire the hub genes and pathways in these significant modules. These results can support the findings of similar studies by providing evidence of potential module genes and enriched pathways associated with leaf development in maize.  相似文献   

WGCNA鉴定奶山羊妊娠至泌乳期乳腺发育关键基因   总被引：2，自引：0，他引：2  

高慧杰  郑惠玲 《畜牧兽医学报》2020,51(11):2679-2688

旨在通过加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）筛选奶山羊不同生理阶段乳腺发育的关键基因。本研究从GEO数据库中下载奶山羊不同生理阶段（妊娠46天、70天、90天、110天和产后40天）的乳腺组织微阵列数据集GSE14008，使用R语言的WGCNA包对数据进行共表达分析。将得到的模块与生理阶段进行关联分析，选择目标模块，并根据连接度选出枢纽基因。使用DAVID网站对模块进行富集分析后，使用String网站构建模块的蛋白互作网络，并使用Cytoscape软件得到核心基因，最终与枢纽基因取交集得到目标基因。对18个样本的8 443个基因进行加权基因共表达分析，得到30个模块，并选出4个与不同生理阶段相关的目标模块及每个模块的30个枢纽基因，同时也得到4个模块的蛋白互作网络及每个网络的20个核心基因。最终，4个模块共得到13个与乳腺发育相关的目标基因（UQCR、RGL2、NOTCH1、PTBP1、PPP5C、FZR1、UBE2L3、TNF、MAT2A、ITGB2、GPR18、JAK1、CSN2）。本研究通过WGCNA、GO富集分析和PPI网络等生物信息学技术，阐明了不同生理时期乳腺发育的关键过程，及在这些过程中起关键作用的基因，这为进一步研究乳腺发育机制提供了新的思路和线索。  相似文献   

BULKED SEGREGANT RNA SEQUENCING (BSR-SEQ) IDENTIFIES A NOVEL ALLELE ASSOCIATED WITH WEEPING TRAITS IN PRUNUS MUME     

Xiaokang ZHUO  Tangchun ZHENG  Zhiyong ZHANG  Suzhen LI  Yichi ZHANG  Lidan SUN  Weiru YANG  Jia WANG  Tangren CHENG  Qixiang ZHANG 《农业科学与工程前沿(英文版)》2021,8(2):196

• Five QTLs associated with weeping traits on chromosome 7 were identified by BSR-seq. • The novel allele PmUGT72B3 has a synonymous transition of T⁶⁶ (upright) to C (weeping) in the coding sequence and a 470-bp deletion in the promoter region. • PmUGT72B3 was associated with hormone and lignin regulation by WGCNA. Weeping species are used both as ornamental plants and for breeding dwarf plant types. However, exploration of casual genes controlling weeping traits is rather limited. Here, we identified individuals with contrasting phenotypes from an F₁ bi-parental mapping population of Prunus mume which was developed from a cross between the upright cultivar ‘Liuban’ and the weeping cultivar ‘Fentai Chuizhi’. Bulked segregant RNA sequencing was used and five QTLs on Chromosome 7 were identified. The Pm024074 (PmUGT72B3) allele, belonging to the UDP-glycosyltransferase superfamily containing the coniferyl-alcohol glucosyltransferase domain, was identified in a genomic region overlapping with a previously identified QTL, and had a synonymous transition of T⁶⁶ (upright) to C (weeping) in the coding sequence and a 470-bp deletion in the promoter region. Pm024074 had exceptionally high expression in buds and stems of weeping P. mume. Weighted correlation network analysis indicates that genes neighboring Pm024074 were significantly associated with plant architecture. In addition, a reliable single nucleotide polymorphism marker was developed based on the variation in the Pm024074 gene, providing precise marker-assisted breeding for weeping traits. This study provides insights into the genetic mechanism governing the weeping trait in P. mume, and indicates potential applications for the manipulation of tree architecture.  相似文献   

整合GWAS和WGCNA分析挖掘甘蓝型油菜黄籽微效作用位点   总被引：1，自引：0，他引：1  

鲜小华  王嘉  徐新福  曲存民  卢坤  李加纳  刘列钊 《作物学报》2018,44(8):1105-1113

甘蓝型油菜是世界上最重要的油料作物之一, 黄籽是提高品质的重要育种目标。本研究以520份具有代表性的甘蓝型油菜品种(系)为材料, 结合种子发育过程中8个时期的转录组数据, 采取整合全基因组关联分析(GWAS)和权重基因共表达网络分析(WGCNA)的策略, 挖掘油菜黄籽性状微效作用位点, 2年共检测到199个SNP位点, 在SNP位点附近共挖掘出1826个名义候选基因。利用R语言中的WGCNA软件包构建了8个共表达模块, 基因功能富集分析显示, turquoise模块和blue模块与黄籽表型相关。苯丙烷代谢途径、类黄酮途径的关键基因BnATCAD4、BnF3H以及BnANS为turquoise模块的枢纽基因(hub gene)。通过已知的黄籽相关基因, 挖掘出了一部分黄籽微效作用基因, 这些基因多参与苯丙烷、类黄酮以及原花青素代谢途径。本研究挖掘的这些位点和候选基因可作为影响油菜黄籽形成的重要候选区域和基因, 有助于探究甘蓝型油菜黄籽基因资源信息、揭示油菜黄籽性状的遗传基础和分子机制、丰富分子育种理论以及提高油菜品质。  相似文献   

荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期、泌乳期及繁殖力相关的基因共表达网络构建     

唐雪颖  张志飞  童雄  陈卫东  闵力  巨向红  李大刚 《广东农业科学》2024,51(2):101-111

【目的】筛选荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期、泌乳期及繁殖力相关的关键目标基因,为进一步开展基因功能研究提供理论依据。【方法】选择 GEO 数据库中有关荷斯坦牛在妊娠末期、泌乳早期和泌乳中期肌肉基因表达及生育能力的数据集 GSE62159,采用加权基因共表达网络分析（Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）方法进行基因共表达分析,将获得的模块与妊娠末期、泌乳中期及繁殖力性状相关联,选择各模块中连接度处于前 30 的基因作为枢纽基因（Hub 基因）,使用 String 网站对模块进行蛋白互作（Protein-protein interaction,PPI）网络分析,选择 PPI 网络中节点连接度值排名前 30 的基因作为核心基因,与 Hub 基因交集得到在肌肉中与不同生理时期及繁殖力相关的关键目标基因。【结果】研究共分析得到 13 个模块,其中 Green、Blue两个模块分别与妊娠末期、泌乳中期相关,Magenta 模块与繁殖力相关。对各目标模块内基因进行功能富集分析,富集结果显示肌肉组织中与妊娠末期相关的基因功能主要有物质代谢、能量代谢、蛋白质合成与分泌、机体对氧化应激的反应及神经退行性变等;与泌乳中期相关的基因功能有干细胞群维持、蛋白质合成与分泌、抗原加工与呈递及多种疾病发生等;与繁殖力相关的基因功能有血管形成、子宫内胚胎发育与肌动蛋白丝结合等。筛选到荷斯坦牛肌肉中与妊娠末期相关的关键基因有 3 个、与泌乳中期相关的关键基因有 1 个、与繁殖力相关的关键基因有 8 个。【结论】鉴定到荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期相关的基因为 EIF5A、ACO2 和 EEF1G,与泌乳中期相关的基因为EIF4A2,与繁殖力相关的基因为 ITGB1、MYH9、TLN1、CAV1、COL4A1、COL4A2、FLNA 和 HSPG2。  相似文献   

利用WGCNA鉴定非生物胁迫相关基因共表达网络   总被引：2，自引：0，他引：2  

李旭凯  李任建  张宝俊 《作物学报》2019,45(9):1349-1364

加权共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)是用来描述不同样品之间基因关联模式的系统生物学方法,可以用来鉴定高度协同变化的基因集。本研究利用正常水稻组织共47份转录组数据,通过冷胁迫、干旱胁迫、盐胁迫不同的处理方式,使用WGCNA方法,根据已克隆基因的报道与以上3种胁迫相关的关键基因,探究不同逆境下基因之间的调控关系。通过对低表达量基因的过滤,最终利用筛选的30,339个表达的基因来构建共表达矩阵,得到15个模块。分析发现已知的水稻3种相关基因在各个模块均有存在,于是对预测到的靶基因进行GO富集分析。对3种胁迫下处理的转录组数据进行差异表达基因分析,结合已报道与胁迫相关的基因,选取各胁迫相关的2个模块进行了基因调控网络的构建。鉴于3种胁迫相关基因在green模块中大量分布,通过对green模块下各自特有的基因和共有的基因的GO功能富集分析,并对共有的基因构建调控网络,挖掘到2599个与3种胁迫都相关的基因,并预测出25个抗逆相关的关键基因,为水稻的抗逆及综合抗逆能力等研究提供了新思路。  相似文献   

中国美利奴羊胚胎骨骼肌发育的加权基因共表达网络分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

石田培  侯浩宾  王欣悦  赵志达  尚明玉  张莉 《畜牧兽医学报》2020,51(3):452-464

旨在对绵羊胚胎骨骼肌lncRNAs（long non-coding RNA）进行鉴定分析,以阐明其在肌纤维类型转换与肌纤维增粗过程中的调控机制。本研究选取体重相近的成年中国美利奴母羊进行同期发情和人工授精,通过全转录组测序技术对其妊娠第85（D85N）、105（D105N）和135天（D135N）的胎儿背最长肌组织进行测序,设置D85N vs D105N、D105N vs D135N和D85N vs D135N 3个比较组,通过比较筛选出显著差异表达的lncRNA与mRNA。利用加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）方法构建共表达模块,使用DAVID在线工具和R-package进行GO和KEGG富集分析以找到与肌肉发育相关的模块。最后从目标模块中筛选出高连通度的lncRNAs和mRNAs,通过它们与miRNAs间的靶向预测关系建立lncRNA-miRNA-mRNA共表达网络。根据WGCNA分析结果,共得到25个模块。功能富集显示,模块中的核心基因主要富集于细胞粘附、Wnt、紧密连接、mTOR、AMPK及ECM-受体相互作用等肌肉发育相关的信号通路,选出模块中连通度高的lncRNAs和mRNAs构建子网络,得到TNNI2、PIP5K1A、PDK4等关键相关基因,预测出MSTRG.3903、MSTRG.10154、MSTRG.1629、MSTRG.10496、MSTRG.9559、MSTRG.10178、MSTRG.10521、MSTRG.3911、MSTRG.4586、MSTRG.7232等10个与肌肉发育、肌肉疾病、细胞增殖相关的lncRNAs。本研究成功构建了肌纤维发育相关的lncRNA-miRNA-mRNA共表达网络,找到多个与妊娠后期胚胎骨骼肌发育相关的潜在候选基因,为深入研究lncRNA在中国美利奴羊胚胎发育过程中骨骼肌的发育调控机制奠定了基础,也为其他家畜骨骼肌发育机制的研究提供了参考和方向。  相似文献